расчет трансформатора. Расчет трехфазного сухого силового трансформатора
 Скачать 3.7 Mb.
|
|
Тема: «Расчет трехфазного сухого силового трансформатора» Содержание
Введение Трансформа́тор - электрический аппарат, имеющий две или более индуктивно связанные обмотки и предназначенный для преобразования посредством электромагнитной индукции одной или нескольких систем переменного тока в одну или несколько других систем переменного тока (ГОСТ Р52002-2003). Трансформатор осуществляет преобразование напряжения переменного тока и/или гальваническую развязку в самых различных областях применения - электроэнергетике, электронике и радиотехнике. Конструктивно трансформатор может состоять из одной (автотрансформатор) или нескольких изолированных проволочных, либо ленточных обмоток (катушек), охватываемых общим магнитным потоком, намотанных, как правило, на магнитопровод (сердечник) из ферромагнитного магнито-мягкого материала. Работа трансформатора основана на двух базовых принципах: Изменяющийся во времени электрический ток создаёт изменяющееся во времени магнитное поле (электромагнетизм) Изменение магнитного потока, проходящего через обмотку, создаёт ЭДС в этой обмотке (электромагнитная индукция) На одну из обмоток, называемую первичной обмоткой, подаётся напряжение от внешнего источника. Протекающий по первичной обмотке переменный ток создаёт переменный магнитный поток в магнитопроводе. В результате электромагнитной индукции, переменный магнитный поток в магнитопроводе создаёт во всех обмотках, в том числе и в первичной, ЭДС индукции, пропорциональную первой производной магнитного потока, при синусоидальном токе сдвинутой на 90° в обратную сторону по отношению к магнитному потоку. В некоторых трансформаторах, работающих на высоких или сверхвысоких частотах, магнитопровод может отсутствовать. Режимы работы трансформатора: 1. Режим холостого хода. Данный режим характеризуется разомкнутой вторичной цепью трансформатора, вследствие чего ток в ней не течёт. С помощью опыта холостого хода можно определить КПД трансформатора, коэффициент трансформации, а также потери. 2. Нагрузочный режим. Этот режим характеризуется замкнутой на нагрузке вторичной цепи трансформатора. Данный режим является основным рабочим. 3. Режим короткого замыкания. Этот режим получается в результате замыкания вторичной цепи накоротко. С его помощью можно определить потери полезной мощности на нагрев проводов в цепи трансформатора. Это учитывается в схеме замещения реального трансформатора при помощи активного сопротивления. Применение в электросетях Поскольку потери на нагревание провода пропорциональны квадрату тока, проходящего через провод, при передаче электроэнергии на большое расстояние выгодно использовать очень большие напряжения и небольшие токи. Из соображений безопасности и для уменьшения массы изоляции в быту желательно использовать не столь большие напряжения. Поэтому для наиболее выгодной транспортировки электроэнергии в электросети многократно применяют трансформаторы: сначала для повышения напряжения генераторов на электростанциях перед транспортировкой электроэнергии, а затем для понижения напряжения линии электропередач до приемлемого для потребителей уровня. Поскольку в электрической сети три фазы, для преобразования напряжения применяют трёхфазные трансформаторы, или группу из трёх однофазных трансформаторов, соединённых в схему звезды или треугольника. У трёхфазного трансформатора сердечник для всех трёх фаз общий. Несмотря на высокий КПД трансформатора (для трансформаторов большой мощности — свыше 99 %), в очень мощных трансформаторах электросетей выделяется большая мощность в виде тепла (например, для типичной мощности блока электростанции 1 ГВт на трансформаторе может выделяться мощность до нескольких мегаватт). Поэтому трансформаторы электросетей используют специальную систему охлаждения: трансформатор помещается в баке, заполненном трансформаторным маслом или специальной негорючей жидкостью. Масло циркулирует под действием конвекции или принудительно между баком и мощным радиатором. Иногда масло охлаждают водой. «Сухие» трансформаторы используют при относительно малой мощности (до 16000 кВт). Целью курсовой работы является проектирование сухого силового трехфазного трансформатора с плоской магнитной системой из холоднокатаной электротехнической Задачами курсовой работы является расчет основных параметров силового трехфазного трансформатора, таких как: - выбрать конструкцию магнитопровода и главной изоляции; - определить основные размеры; - выбрать конструкцию и произвести расчет Обмоток ВН и НН; - определить параметры короткого замыкания (uK; РK), произвести оценку механических усилий при коротком замыкании; - определить параметры холостого хода (Ро; io); - оценить тепловой режим устройства; - определить массу и стоимость трансформатора. Задание Данные для расчета представлены в таблице 1. Таблица 1 Испытательные напряжения промышленной частоты
Выбранные параметры согласно варианта: магнитопровод плоский шихтованный из холоднокатаной рулонной стали марки 3404 толщиной 0,3 мм; выбраем конструкцию магнитопровода с креплением ярма балками и прессованием стержня расклиниванием для диаметра стержня до 0,22 м и креплением бандажами из стекловолокна свыше 0,22 м; материал обмоток - алюминий; план шихтовки магнитной системы с косыми стыками в 4-х углах; технология изготовления пластин со срезанием заусенцев после резки с отжигом, изоляция пластин лаком; форма ярма - полуступенчатая; принять технологию сборки магнитной системы на горизонтальном столе с последующей расшихтовкой верхнего ярма для установки катушек; плотность тока обмоток не более 1,8 А/мм2; конструкция катушек НН цилиндрическая двухслойная из прямоугольного провода; конструкция катушек ВН цилиндрическая многослойная из круглого провода; минимальная ширина канала между слоями обмоток 4 мм; амплитуда индукции Вс в стержне магнитопровода (предварительно) 1,5 Тл; класс нагревостойкостии изоляции F. 1 Расчет основных электрических параметров Примечание: Рассечет данной курсовой работы проводился с использованием математического программного комплекса Mathcad 14. Подробные расчеты представлены в Приложении 1. Мощность одной фазы или стержня, кВ·А:  где m – число фаз равно 3; Фазные напряжения и токи. Сторона НН (для соединения звездой Y):   где UНвзято из табл. 1 для обмотки НН Сторона ВН (для соединения звездой Y):   Активная и реактивная составляющая напряжения короткого замыкания, %:   2 Выбор главной и продольной изоляции Выбираем испытательное напряжение промышленной частоты из табл. 2 и табл. 3 (ГОСТ 16110-82). Таблица 2 Испытательные напряжения промышленной частоты
1 – напряжение прикладывается к обмотке, концы которой замкнуты, и к деталям конструкции, к которым присоединены выводы другой обмотки (обмоток); 2 – время приложения испытательного напряжения – 1 мин. Конструкция главной изоляции обмоток трансформаторов показана на рис. 2.  Рисунок 2 – Конструкция главной изоляции обмоток для Uисп= 3–37кВ Для выбранного испытательного напряжения находим минимальные изоляционные расстояния обмотки ВН из табл. 3. Таблица 3 Минимальные изоляционные расстояния обмотки ВН
Минимальные изоляционные расстояния обмотки НН можно определить из табл. 4. Таблица 4 Минимальные изоляционные расстояния обмотки НН
Межслойную изоляцию следует выполнять лакотканью ЛСБ – 120/130 толщиной 0,15 мм из следующего расчета:
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||